Hàm tái nhập (Reentrant Function) trong C/C++

Hàm tái nhập (Reentrant Function) là hàm có thể bị ngắt giữa chừng (bởi ngắt, signal, thread khác), chạy xong đoạn ngắt, rồi tiếp tục an toàn mà không gây lỗi logic.

Điều kiện cần để reentrant

Không dùng biến toàn cục/static (hoặc chỉ đọc, không ghi)
Không sửa đổi code của chính mình (self-modifying code)
Không gọi hàm non-reentrant (malloc, printf, strtok, localtime...)
Chỉ dùng biến cục bộ (stack) và tham số
Không truy cập tài nguyên chia sẻ không được bảo vệ

Ví dụ: NON-reentrant


int global_x = 10;

int my_function() {
    return global_x * 10;  // Dùng global -> NON-reentrant
}

int my_second_function() {
    return my_function() * 20;  // Gọi non-reentrant -> NON-reentrant
}

Ví dụ: REENTRANT


// Chỉ dùng tham số và biến cục bộ
int my_function(int x) {
    return x * 10;
}

int my_second_function(int x) {
    return my_function(x) * 20;
}

// Hoặc dùng thread-local storage (C++11)
thread_local int tls_counter = 0;

int reentrant_counter() {
    return ++tls_counter;  // Mỗi thread có counter riêng
}

Các hàm thư viện thường NON-reentrant

Hàm	Lý do	Thay thế reentrant
`strtok`	Static buffer nội bộ	`strtok_r` (POSIX), `std::stringstream`
`localtime`/`gmtime`	Static struct tm	`localtime_r`, `std::chrono`
`rand`	Static state	`rand_r`, `<random>`
`malloc`/`free`	Heap toàn cục	Thread-local allocator, pool
`printf`/`scanf`	Lock nội bộ, buffer	Khó thay thế hoàn toàn
`getenv`	Static buffer	`getenv_s` (C11), `secure_getenv`

Reentrant vs Thread-safe

Khái niệm	Ý nghĩa
Reentrant	An toàn khi bị ngắt và gọi lại trong cùng thread (ISR, signal)
Thread-safe	An toàn khi gọi đồng thời từ nhiều thread
Mối quan hệ	Reentrant ⇒ Thread-safe (nếu không dùng TLS). Thread-safe ⇏ Reentrant

Ứng dụng thực tế

ISR (Interrupt Service Routine): Chỉ gọi hàm reentrant
Signal handler: Chỉ gọi async-signal-safe functions (POSIX list)
Recursive functions: Tự gọi chính nó → cần reentrant
Embedded/Rtos: Shared library code giữa tasks

C++11+: Thread-local thay thế static


// Non-reentrant do static
int counter() {
    static int count = 0;
    return ++count;
}

// Reentrant với thread_local
int counter() {
    thread_local int count = 0;
    return ++count;
}

Tóm tắt

Reentrant = An toàn khi bị ngắt & gọi lồng (recursion, ISR, signal)
Không global/static mutable, không gọi non-reentrant
Thread-safe ≠ Reentrant
C++11: thread_local, <random>, <chrono> giúp viết reentrant dễ hơn